戴淼 孟慶闊

隨著公路運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，重型貨車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模和保有量不斷擴(kuò)大，所帶來(lái)的汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題也日益嚴(yán)峻，控制汽車(chē)尾氣排放對(duì)于改善大氣環(huán)境質(zhì)量意義重大。根據(jù)汽車(chē)保有量數(shù)據(jù)，重型貨車(chē)保有量占比小，但NO和PM排放量卻占全部汽車(chē)排放量的一半以上，成為治理的重中之重。

根據(jù)國(guó)家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境管理年報(bào)》中對(duì)于重型貨車(chē)、柴油車(chē)主要排放污染物歷年的統(tǒng)計(jì)可以看出：重型貨車(chē)保有量?jī)x占全部汽車(chē)保有量的5%以下并且占比在逐年下降，但NO。和PM排放分擔(dān)率高達(dá)50%和60%，且NO。的排放分擔(dān)率還在逐年上升，詳見(jiàn)圖1。

近幾年來(lái)，機(jī)動(dòng)車(chē)排放法規(guī)升級(jí)迭代速度加快，從重型柴油車(chē)領(lǐng)域來(lái)看，國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行時(shí)間為5年，國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行時(shí)間為4年，國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行時(shí)間為3年，詳見(jiàn)圖2。

從排放標(biāo)準(zhǔn)限值來(lái)看，穩(wěn)態(tài)工況下，國(guó)VI階段NOn排放限值相比國(guó)V階段加嚴(yán)80%，PM排放限值加嚴(yán)50%，國(guó)VI重型柴油貨車(chē)的大范圍切換將帶來(lái)巨大的環(huán)境效益。

然而，排放標(biāo)準(zhǔn)的加速升級(jí)給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)巨大的研發(fā)及成本壓力，行業(yè)內(nèi)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的合理性、必要性和效果產(chǎn)生了質(zhì)疑。針對(duì)這種情況，本文將重型柴油貨車(chē)作為研究對(duì)象，參照排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及重型柴油貨車(chē)市場(chǎng)調(diào)研情況，建立重型柴油貨車(chē)N0n與PM減排效應(yīng)模型，以測(cè)算在國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)和國(guó)Ⅲ車(chē)輛淘汰因素的作用下，2018～2025年重型柴油貨車(chē)NOx和PM的排放量，對(duì)排放升級(jí)所產(chǎn)生的減排效果進(jìn)行綜合評(píng)估。

減排效應(yīng)模型構(gòu)建

2.1模型假設(shè)條件

假設(shè)1：根據(jù)國(guó)務(wù)院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求，2017年基本淘汰全國(guó)范圍的黃標(biāo)車(chē)：同時(shí)環(huán)境部《中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境管理年報(bào)》顯示，全國(guó)范圍內(nèi)黃標(biāo)車(chē)逐年下降，2017年進(jìn)入收尾階段。因此作出假設(shè)：2018年起全國(guó)范圍內(nèi)重型柴油貨車(chē)中黃標(biāo)車(chē)已淘汰完畢，現(xiàn)有存量中最低排放標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛為國(guó)Ⅲ階段車(chē)輛。

假設(shè)2：2018～2025年重型柴油貨車(chē)報(bào)廢因素為自然淘汰和政策引導(dǎo)低排放標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛提前報(bào)廢，兩方面因素疊加，預(yù)測(cè)2018～2025年年均報(bào)廢率為7%。

車(chē)輛年報(bào)廢率η計(jì)算公式如下：

η=

公式一

其種，X為當(dāng)年報(bào)廢量，BL為上一年保有量。

報(bào)廢量X計(jì)算公式如下：

其中 ，Z為當(dāng)年新車(chē)增量，BN為當(dāng)年保有量。

將公式二帶入公式一，可以得出報(bào)廢率η計(jì)算公式如下：

X= Z-（Bn-Bt）……………公式二

根據(jù)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中2017年底基本淘汰全國(guó)范圍黃標(biāo)車(chē)的要求，由此可知，受政策因素影響，近幾年的實(shí)際報(bào)廢率高于自然報(bào)廢率。隨著國(guó)I和國(guó)Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)淘汰工作的結(jié)束，國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)所受限制也越來(lái)越多，鼓勵(lì)國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)淘汰的政策相繼出臺(tái)，如國(guó)務(wù)院在《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》中指出：“重點(diǎn)區(qū)域采取經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償、限制使用、嚴(yán)格超標(biāo)排放臨管等方式，大力推進(jìn)國(guó)Ⅲ及以下排放標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)運(yùn)柴油貨車(chē)提前淘汰更新”。

綜合以上因素，預(yù)測(cè)2018～2025年年均報(bào)廢率η計(jì)算公式如下：

……………公式四

其η，為近幾年年平均報(bào)廢率，x1為黃標(biāo)車(chē)淘汰政策影響下的歷史修正系數(shù)，X2為預(yù)測(cè)修正系數(shù)（未來(lái)可能出臺(tái)加速?lài)?guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)淘汰的政策）。

因此，結(jié)合公式四和歷史保有量數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)2018～2025年年均報(bào)廢率為7%。

假設(shè)3：根據(jù)對(duì)相關(guān)企業(yè)國(guó)VI產(chǎn)品準(zhǔn)備情況的調(diào)研，假設(shè)整車(chē)企業(yè)產(chǎn)品均跨越國(guó)VIa階段，直接銷(xiāo)售國(guó)Ⅵb階段產(chǎn)品。同時(shí)，根據(jù)國(guó)VI產(chǎn)品準(zhǔn)備情況、國(guó)Ⅵ油品供應(yīng)情況、國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)施日期的要求，結(jié)合行業(yè)專(zhuān)家調(diào)研，假設(shè)部分地區(qū)2019年丌始提前實(shí)施國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)，2020年提前實(shí)施國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域擴(kuò)大并且全部城市運(yùn)輸車(chē)輛滿(mǎn)足國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)，2021年開(kāi)始所有車(chē)輛滿(mǎn)足國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此假定2018-2021年國(guó)Ⅵ重型柴油貨車(chē)的銷(xiāo)售情況如表2所示：

假設(shè)4：重型燃?xì)夂推蛙?chē)輛由于總量較小，不對(duì)模型測(cè)算結(jié)果產(chǎn)生影響，因此假設(shè)重型貨車(chē)全部為柴油車(chē)輛。根據(jù)對(duì)歷史銷(xiāo)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，結(jié)合政策及市場(chǎng)發(fā)展情況，經(jīng)貨車(chē)企業(yè)調(diào)研及行業(yè)專(zhuān)家指導(dǎo)，得到2018～2025年重型柴油貨車(chē)預(yù)測(cè)銷(xiāo)量如表3所示：

由于2017年重型貨車(chē)市場(chǎng)大幅增長(zhǎng)，透支了部分需求，加之貨運(yùn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈導(dǎo)致運(yùn)費(fèi)持續(xù)下降，2 01 8年與2017年相比會(huì)出現(xiàn)大幅下降，但總量仍然多于2016年總量：2019年重型貨車(chē)銷(xiāo)量繼續(xù)回落，市場(chǎng)進(jìn)入平穩(wěn)期，部分企業(yè)在部分區(qū)域小批量提前投放國(guó)Ⅵ產(chǎn)品;2020年是國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施第一年，要求全部城市車(chē)輛滿(mǎn)足國(guó)VI排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，作為全面實(shí)施國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的前一年，會(huì)有大量國(guó)V車(chē)輛集中上牌，致使2020年市場(chǎng)出現(xiàn)較大幅度增長(zhǎng)，但是這種增長(zhǎng)具有不可持續(xù)性;進(jìn)入2021年，重型貨車(chē)市場(chǎng)繼續(xù)回歸至平穩(wěn)期，2021年～2025年銷(xiāo)量保持在70萬(wàn)輛作用左右上下波動(dòng)。

假設(shè)5：重型柴油貨車(chē)按照品系類(lèi)別分為：牽引車(chē)、載貨車(chē)、自卸車(chē)、專(zhuān)用車(chē)四大類(lèi)，各品系類(lèi)別的車(chē)輛按照比例均勻淘汰。

假設(shè)6：車(chē)輛只有在出勤的狀態(tài)下才會(huì)產(chǎn)生排放，假設(shè)重型柴油貨車(chē)年均出勤天數(shù)CN日均行駛時(shí)間為tt時(shí)，按照每年出勤天數(shù)計(jì)算，將全年重型柴油貨車(chē)銷(xiāo)量平均至每天，車(chē)輛從銷(xiāo)售后一日起投入使用。如某輛新車(chē)第n天銷(xiāo)售，那么該車(chē)當(dāng)年的總行駛時(shí)間Tm計(jì)算如下： TN=（CN—n）·tr…………公式五

假設(shè)7：將車(chē)輛年報(bào)廢量平均至每天，自報(bào)廢后一日起停止使用，折算報(bào)廢之前的行駛時(shí)間，如某輛車(chē)第m天報(bào)廢，那么該車(chē)當(dāng)年的總行駛時(shí)間TG計(jì)算如下：

TG=m·tr……………公式六

假設(shè)8：排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)對(duì)于車(chē)輛功率分布無(wú)影響。

2.2模型建立

2.2.1重要參數(shù)確定

（1）重型柴油貨車(chē)日均行駛時(shí)間tr計(jì)算公式如下：

公式七

其中，Lm代表車(chē)輛月行駛里程，C代表車(chē)輛月出勤天數(shù)，代表平均車(chē)速。

重型柴油貨車(chē)分為牽引車(chē)、載貨車(chē)、自卸車(chē)、專(zhuān)用車(chē)四類(lèi)，根據(jù)對(duì)重型貨車(chē)運(yùn)營(yíng)強(qiáng)度的調(diào)查，四類(lèi)車(chē)型運(yùn)營(yíng)強(qiáng)度如表4所示：

將調(diào)查所得數(shù)據(jù)帶入公式七，得出各類(lèi)車(chē)型曰行駛時(shí)間，如表5所示：

考慮各類(lèi)車(chē)型占比權(quán)重不同，重型柴油貨車(chē)日均行駛時(shí)間tt計(jì)算公式如下：

t=σ1·tr1+σ2·tr2+σ3·tr3+σ4·tr3……………公式八

其中，tr1為牽引車(chē)日行駛時(shí)間，tr2為載貨車(chē)日行駛時(shí)間，tr3為專(zhuān)用車(chē)日行駛時(shí)間，tr4為專(zhuān)用車(chē)日行駛時(shí)間，σ1為牽引車(chē)權(quán)重系數(shù)，σ2為載貨車(chē)權(quán)重系數(shù)，σ3為自卸車(chē)權(quán)重系數(shù)，σ4為專(zhuān)用車(chē)權(quán)重系數(shù)。

根據(jù)表5中各類(lèi)車(chē)型日行駛時(shí)間，結(jié)合重型柴油貨車(chē)歷史保有量數(shù)據(jù)中各類(lèi)車(chē)型的權(quán)重，計(jì)算得出重型柴油貨車(chē)日均行駛時(shí)間tt為7.41小時(shí)。

（2）重型柴油貨車(chē)年均出勤天數(shù)CN

重型柴油貨車(chē)年均出勤天數(shù)CN計(jì)算公式如下：

……公式九

其中，C1為牽引車(chē)月出勤天數(shù)，C1為載貨車(chē)月出勤天數(shù)，C1為自卸車(chē)月出勤天數(shù)，C1為專(zhuān)用車(chē)月出勤天數(shù)。

根據(jù)表4中各類(lèi)車(chē)型月出勤天數(shù)，結(jié)合重型柴油貨車(chē)歷史保有量數(shù)據(jù)中各類(lèi)車(chē)型的權(quán)重，計(jì)算得出重型柴油貨車(chē)年均出勤天數(shù)CN為270天。

（3）重型柴油貨車(chē)平均功率P

重型柴油貨車(chē)平均功率≯計(jì)算公式如下：

公式三

其中，P1、P2 …Px為每種車(chē)型所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，n1、n2…nx為每種車(chē)型所對(duì)應(yīng)的車(chē)型保有量，x為車(chē)型總數(shù)，B為總保有量。

根據(jù)歷史保有量數(shù)據(jù)，計(jì)算得出重型柴油貨車(chē)平均功率為218kW。

（4） 2018～2025年重型柴油貨車(chē)保有量

根據(jù)假設(shè)2、假設(shè)3、假設(shè)4，計(jì)算得出2018～2025年重型柴油貨車(chē)預(yù)測(cè)保有量情況如表6所示：

2.2.2建立排放量模型

（1）國(guó)Ⅵ新車(chē)排放量

按照假設(shè)條件，國(guó)Ⅵ新車(chē)銷(xiāo)售年度銷(xiāo)量Wy計(jì)算公式如下：

Wy=Sy×Py…………………公式十一

其中，Sy為某年重型柴油貨車(chē)總銷(xiāo)量，Py代表當(dāng)年國(guó)Ⅵ新車(chē)的銷(xiāo)售占比。

國(guó)Ⅵ新車(chē)總行駛時(shí)間Tmy計(jì)算公式如下：

…………公式十二

將公式五、公式十一帶入公式十二可得：

…………公式十三

國(guó)Ⅵ新銷(xiāo)售車(chē)輛NOx放量ENox和PM排放量Epm計(jì)算公式為：

…………公式十五

其中，為重型柴油車(chē)國(guó)Ⅵ穩(wěn)態(tài)循環(huán)NOx排放限值，aPm為重型柴油車(chē)國(guó)Ⅵ穩(wěn)態(tài)循環(huán)PM排放限值。

（2）報(bào)廢車(chē)輛排放減少量

假設(shè)車(chē)輛第m天報(bào)廢，則報(bào)廢車(chē)輛排放的減少量來(lái)自于車(chē)輛報(bào)廢后減少的行駛時(shí)間Tmy，Tmy計(jì)算公式為：

…………公式十六

報(bào)廢銷(xiāo)售車(chē)輛減少的NO。排放量Fnox和PM排放量FPM計(jì)算公式為：

其中，bⅣox為重型柴油車(chē)國(guó)ni穩(wěn)態(tài)循環(huán)NOx排放限值，bPM為重型柴油車(chē)國(guó)Ⅲ穩(wěn)態(tài)循環(huán)PM排放限值。

（3）排放量模型

排放量模型的基本原理為：當(dāng)年污染物排放量=上年污染物排放量+新車(chē)排放量-報(bào)廢車(chē)減少的排放量，即當(dāng)年污染物排放量H計(jì)算公式為：

H=HL+E—F…………公式十九

其中，HL為上年污染物排放量，E為新增車(chē)輛排放量，F(xiàn)為報(bào)廢車(chē)輛所減少排放量。

由于在過(guò)渡年份，新增車(chē)輛由國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛構(gòu)成，因此，Nox年排放量年排放量Hnox計(jì)算公式為：

其中，HLNOX為上年NON排放量，CNOX為國(guó)V階段NOX排放限值。

PM年排放量HPw計(jì)算公式為：

其中，HLPM為上年P(guān)M排放量，CPM為國(guó)V階段PM排放限值。

基于新車(chē)銷(xiāo)售和低排放車(chē)輛報(bào)廢的重型柴油貨車(chē)排放量預(yù)測(cè)

根據(jù)已經(jīng)建立的重型柴油貨車(chē)排放量模型，結(jié)合環(huán)境部歷史排放數(shù)據(jù)，計(jì)算得出2018～2025年重型柴油貨車(chē)NOx和PM排放量如表7所示：

其中，按照每年7%的報(bào)廢率計(jì)算，參考國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)保有量，國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)重型柴油貨車(chē)預(yù)計(jì)于2024年淘汰完畢。

結(jié)論與展望

由歷史排放數(shù)據(jù)可知，2018年以前，在黃標(biāo)車(chē)淘汰政策和排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的雙重作用下，NOx和PM排放量并術(shù)隨著保有量的增長(zhǎng)而大幅增長(zhǎng)，反而呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)。在國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前夕，由于國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛相比國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，因此根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，國(guó)V車(chē)型銷(xiāo)量會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短暫的峰值，對(duì)應(yīng)主要污染物NOX排放量則表現(xiàn)為暫時(shí)性增加。

在影響排放污染物變化的重要因素中，黃標(biāo)車(chē)的淘汰相比排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)在效果上顯得更加立竿見(jiàn)影，隨著黃標(biāo)車(chē)淘汰工作基本結(jié)束，在無(wú)后續(xù)淘汰政策出臺(tái)的前提下，排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)成為控制排放污染物的主要因素?？紤]到未來(lái)加速?lài)?guó)Ⅲ車(chē)輛淘汰的可能性，則排放污染物會(huì)在當(dāng)前基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)較大幅度的下降。

由模型計(jì)算可知，在公路運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展發(fā)展，重型貨車(chē)保有量不斷增加的大背景下，排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)和加速低排放階段車(chē)輛淘汰對(duì)于控制重型柴油貨車(chē)NOx和PM排放效果明顯，可以得到較好的環(huán)境效益。

由于試驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境與實(shí)際道路環(huán)境存在差異，基于穩(wěn)態(tài)循環(huán)限值建立的重型柴油貨車(chē)NOx與PM排放模型不可避免的與重型柴油貨車(chē)NOx與PM實(shí)際排放量存在偏差，而PEMS則可以真實(shí)反映車(chē)輛排放情況。在《重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》中也增加了整車(chē)實(shí)際道路排放測(cè)試要求和限值（PEMS）柑關(guān)內(nèi)容。基于PEMS構(gòu)建重型柴油貨車(chē)污染物排放模型，可以更準(zhǔn)確地反映真實(shí)排放現(xiàn)狀，足本模型的重要改進(jìn)方向。

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